被动式建筑节能房为何越来越受青睐?
发布者:xylona | 来源:中国城市能源周刊 | 0评论 | 11642查看 | 2020-04-17 09:12:36    

如今,低碳经济、绿色环保、可持续发展已成我国经济社会的指导思想,建筑用能也势必要控制在一定范围内。


根据国家统计局数据显示,建筑能耗占中国总能量的比例逐年增加,其由2014年的7.5亿吨标准煤增长至2018年的13.0亿吨标准煤,年化同比增长率超过14.7%,其能耗占比由2014年的17.7%增加到2018年的27.9%。


因此,建筑节能将对中国总能耗的减少具有重要影响。为此,相关部门、机构制定了相应的建筑节能战略,加大在建筑保温、节能技术领域的研发力度,推进新技术、新材料研发。


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2014—2018年我国能源消耗与建筑能源消耗


为了规范和指导建筑节能率提高,国家出台《民用建筑节能设计标准》,旨在降低我国居民建筑能耗。


我国建筑节能率是以1980—1981年的建筑为“基准建筑”,按每阶段比上一阶段提高30%能效为准。第一步节能是在1980—1981年建筑基础上节约30%,通称为节能30%的标准;第二步节能是在第一步节能基础上再节约30%,即节能50%的标准;第三步节能是在第二步节能的基础上再节约30%,即节能65%的标准。


2019年1月7日,住房城乡建设部发布了“关于发布行业标准《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》(下称“《标准》”)的公告”。《标准》称,自2019年8月1日起实施,已经对严寒和寒冷地区居住建筑节能率要求达到节能65%的标准。


高达65%的节能率要求,要如何做到呢?以严寒A区(1月平均气温≤-10℃、7月平均气温≤25℃、7月平均相对湿度≥50%)为例,文件对最容易产生热量流失的外墙、外窗部分进行了严格的设定,要求严寒A区建筑3层楼及以下的外墙传热系数必须小于等于0.25、外窗传热系数必须小于等于1.4,4层楼及以上的外墙传热系数必须小于等于0.35,外窗传热系数必须小于等于1.6。


为了达到这一要求,建筑设计师不断提高北方寒冷、严寒地区建筑外墙、外窗隔热保暖性能:


首先,加厚外墙墙体,提高围护结构隔热性。北方地区外墙厚度大,南方地区建筑外墙墙体厚度通常为240mm或180mm,而华北、辽宁地区建筑外墙墙体厚度一般为370mm,最为严寒的黑龙江地区建筑外墙墙体厚度厚达490mm。


建筑传热系数与材料厚度直接相关,因此外墙墙体越厚,其传热系数一定越小,保暖性能越好,节能效果越出色。


其次,填装保温材料,减少外墙传热系数。北方地区墙体内部会填装大量保暖材料,哈尔滨市在49cm的墙体外层依然要使用10cm左右的保温材料,而上海地区的建筑使用保温材料的厚度大概在2—4cm左右。


保温材料的保温隔热性能大概相当于砖墙材料的10倍,可收集多余热量,适时平稳释放,梯度变化小,有效降低损耗量,室温可趋、冬季保温均可起到平衡作用。


第三,减少窗墙面积比,削减不必要的热量损失。北方地区外窗设计小,窗墙面积比有限,由于南方追求夏季空气对流,南方的自建房一般都是三面或四面有开窗,而且房屋正前方经常会安装大面积落地窗。


相对地,北方人更加看重房屋保暖效果,所以窗面积就会较小,通常情况下,北方自建房的窗户为一面或两面开窗,而且一般不会大于1㎡。研究表明,窗墙面积比每增加0.1,房屋总负荷最高可提高1.8%,南北窗户面积大小差异如此之大,冬季南方房屋供暖负荷会相对北方大大提高。


第四,升级玻璃工艺,双层玻璃取代单层玻璃。北方地区在传热系数的限制下采用双层玻璃铸造外窗,而南方地区不存在保温性能限制,常常出于成本和夏季实用性考虑使用单层玻璃。


单层玻璃就是一层玻璃,价格比较便宜;双层玻璃则是在双层玻璃中间留有密封的干燥空气层。热量传播主要有三种途径:传导、对流、辐射,双层玻璃主要靠两层玻璃中间的密封,减少空气对流和传导,避免热量散发,而单层玻璃就不具备这种优势了。


除了严格设定北方建筑的热传导能力要求,《标准》还对北方建筑的电力设备安装、供水、供热等方面进行了设定,要求建筑全方位降低能耗、节约能源,为我国低碳发展做出贡献。


除了大规模推行的65%节能标准以外,河北省已出现被动式超低能耗建筑。目前被应用在公共建筑领域,安徽省正在征集被动式超低能耗民用建筑标准起草专家,开始着手研究被动式超低能耗建筑的居民侧建设。


“被动房”是一种全新的节能建筑,是无需主动供应能量就能满足制冷和采暖需求的房屋。简单来说,就是一种高度节能和舒适宜居的建筑。一年四季保持室内恒温、恒湿、恒氧、低噪、健康的舒适环境,建筑节能率达92%以上,能耗仅为普通住宅的1/10左右。


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被动式太阳能建筑


在欧洲,超低能耗的被动式房屋以每年8%的速度递增。欧盟最新规定,2020年欧盟27个国家将全部采用被动房标准建设,新建房屋如不能达到被动式建筑标准,将不予发放开工建设许可证。


在建筑能耗占比已经达到28%的我国,推行被动式房屋将是建筑节能技术下一步的首选方向。


被动房的建设措施主要有以下几点:1.被动房需要强大的保温措施。在被动房的外围护结构中添加更严密的保护材料,降低被动房的热散失。


2.被动房要提高气密性。与外围护结构对屋内热量的收束作用相同,气密性措施是为了阻止室内的热空气流失。


3.被动房的玻璃要进行更加严格的密封、隔热处理。外窗是建筑中传热系数较高的部分,为了提高被动房的保温性,在双层、三层玻璃基础上继续加厚加固成为一大措施。


4.通过合理的建筑设计,达到被动房在冷的时候强化采光、得热,在热的时候遮阳、透风的效果,从而减少制冷供暖的能量消耗。


5.被动房采用热回收机械通风系统。通过热回收效率较高的通风系统,建筑可以将废热进行存储,并在合适的时间释放,从而节约建筑用能。


6.加装太阳能空调系统。太阳能空调系统通过白天吸收太阳能工作,在储能系统的帮助下,可以保证全房屋的空气、用能运转顺利。


当前,被动式房屋正走向更加光明的未来,相信随着建筑节能措施的更加完善、建筑方案的改变,南方地区的供暖成本也将逐渐降低,或采用“被动房”技术,免去供暖烦恼。


注:杨玉浦、魏楚,作者供职于中国人民大学国家发展与战略研究院,应用经济学院。

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